INVESTIGATING GREEN INHIBITORS FOR ACIDIC CORROSION OF CARBON STEEL

Author

Osama Abu-Alyosr Kamal Ibrahim

Date of Award

4-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemical Engineering (MSChE)

Department

Chemical and Petroleum Engineering

First Advisor

Basim Abu-Jdayil

Second Advisor

Abdel-Hamid Ismai Mourad

Abstract

This study is intended to investigate Khalas palm date pits extract as a green corrosion inhibitor alternative to commercial inhibitors. Inhibition efficiency of the obtained extract was investigated on carbon steel grade S355JR immersed in different corrosive mediums of 2 molarity hydrochloric acid (𝐻𝐶𝑙) solution and seawater solution. Along with other ingredients in palm date pits, Polyphenolic compounds have a significant anti-oxidation property and were found effective in reducing corrosion rate.

Due to its common industrial applications, Carbon steel was used in this investigation as the corroding medium, while 2M 𝐻𝐶𝑙 and seawater solutions were used separately as the corrosive mediums.

Soxhlet apparatus was utilized to continuously extract the palm date pits while minimizing waste of extraction solvents. N-hexane, as a non-polar solvent, was used for de-fatting the palm date pits. Separately, a mixture of polar solvents, includes methanol, acetone, water, and formic acid; was used in polar extraction process.

The corrosion rate in this work was measured and calculated based on the weight loss method as recommended by ASTM standards.

The results of this work illustrated that Khalas date pits extract is effective in reducing the corrosion rate of carbon steel in 2M 𝐻𝐶𝑙 acidic environments. The corrosion inhibition efficiency of 52% has been achieved for carbon steel grade S355JR with 8000 ppm of Khalas palm date pits solid extract, as an optimum concentration in 2M 𝐻𝐶𝑙 solution. In an identical corrosive medium, implementing Khalas palm date pits liquid extract has achieved 72% at 16000 ppm optimum concentration without changing the acidity of the corrosive medium.

When compared efficiency of Khalas palm date pits solid and liquid extracts, at optimum concentrations, with a commercial liquid passivating inhibitor (Corrshield NT4292) at the same concentrations, 79.9 - 80.7% higher inhibition efficiency was obtained with the liquid form of green inhibitor in the same acidic environment.

As a part of further investigation on the liquid form of extract, the effect of temperature on inhibition efficiency was also examined. The efficiency of Khalas date pits liquid extract was found to decrease with increasing the temperature of corrosive medium from 72.44% at 28.5 oC to 41.45% at 78 oC. The extract’s optimum concentration was kept constant at 16000 ppm during this experiment.

On the other hand, Khalas palm date pits liquid extract was found to have higher corrosion inhibition efficiency in seawater solution (up to 99.5% at 24000 ppm concentration of extract) than in 2M 𝐻𝐶𝑙 solution.

Comments

تهدف هذه الدراسة لبحث فعالية مستخلص نواة تمور الخلاص في تثبيط التأكل كبديل للمثبطات التجارية. و قد تم بحث فعالية المستخلص على تثبيط تأكل حديد الكربون المغمور في تركيز 2 مولية من محلول حمض الهيدروكلوريك و كذلك في محلول مياه البحر. بالإضافة للمكونات الأخرى، فإن مركبات البولي فينول لها خواص مضاضة للأكسدة، و التي وجد في هذا البحث أن لها القدرة على تثبيط معدل تأكل حديد الكربون.

نظرا إلى إنتشاره في التطبيقات الصناعة، تم إستخدام معدن حديد الكربون S355JR كعنصر متأكل، و محلول حمض الهيدروليك و محلول ماء البحر، كلا على حده، كأوساط مسببة للتأكل.

تم إستخدام أداة السوكسوليت للحصول على مستخلص نواة تمور الخلاص بصورة مستمرة مع تقليص كمية الهدر في كمية المذيب المستخدم. إستخدم مركب الهيكسان، كمذيب غير قطبي، في التخلص من الدهون الموجودة في نواة تمور الخلاص. و بشكل منفصل، تم إستخدام خليط من المذيبات القطبية، يتكون من الميثانول و الأسيتون و الماء المقطر و حمض الفورميك، في عملية الإستخلاص القطبي.

و قد تم قياس معدل التأكل في هذا العمل على أساس طريقة الوزن المفقود أثناء التأكل كما هو مقترح في معايير .ASTM نتائج هذا العمل وضحت أن مستخلص نواة تمور الخلاص فعال في تثبيط تأكل حديد الكربون المغمور في تركيز 2 مولية من محلول حمض الهيدروكلوريك.

و قد تحققت فعالية تصل إلى 52 % لتثبيط التآكل الحادث لحديد الكربون S355JR في وسط حمضي يتكون من 2 مولية من حمض الهيدروكلوريك باستخدام 8000 جزء في المليون كتركيز أمثل من المستخلص الصلب. و في نفس التركيز من الوسط الحمضي، فإن إستخدام المستخلص السائل من نواة تمور الخلاص قد حقق تثبيط التآكل بنسبة 72 % عند استخدام 16000 جزء في المليون كتركيز أمثل من المستخلص السائل، و ذلك بدون أن يطرأ تغيير على حامضية الوسط. و بمقارنة مستخلص نواة تمور الخلاص الصلب و السائل مع مادة مثبطة تجارية أخرى ( 4292 (Corrshield NT عند نفس التركيز الأمثل، تم الحصول على ما نسبته 79.9 % - 80.7 % فعالية أعلى بمستخلص نواة تمور الخلاص في نفس الوسط الحامضي.

و قد تمت دراسة تأثير إختلاف درجة حرارة الوسط الحمضي على فعالية المستخلص في تقليل معدل التأكل، حيث وجد أن الإرتفاع في درجة الحرارة يؤثر عكسيا على الفاعلية من 72.44 % عند ºC 28.5 إلى 41.45 % عند 78ºC ، مع الحفاط على تركيز ثابت من المستخلص و هو 16000 جزء من المليون. تمت مفارنة فعالية مستخلص نواة تمور الخلاص السائل في أوساط مختلفة، حيث تم إختبار نفس التراكيز من المستخلص في كل من محلول 2 مولية من حمض الهيدروكلوريك و مقارنة فعاليته في محلول ماء البحر، وقد وجد أن فعالية المستخلص تصل إلى نسبة 99.5 % في محلول ماء البحر عند تركيز 24000 جزء في المليون مقارنة بنسب 67 % - 72 % في محلول مولية من حمض الهيدروكلوريك.

Recommended Citation

Kamal Ibrahim, Osama Abu-Alyosr, "INVESTIGATING GREEN INHIBITORS FOR ACIDIC CORROSION OF CARBON STEEL" (2019). Theses. 780.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/780